食品微生物研究技术发展与产业应用专题

2026-10-14

YEASEN

引言

食品微生物贯穿发酵生产、营养代谢、食品安全全链条，益生菌决定发酵食品风味与保健价值，致病菌、毒素、污染菌群直接引发食源性疾病。传统分离培养、生化鉴定手段周期长、分辨率低，难以解析复杂菌群互作、实现污染精准溯源。近年来基因组学高通量测序与基因工程免疫快检两大技术体系并行突破，构建起“基础组学研究—实验室精准鉴定—现场POCT快速筛查”完整技术链路，成为食品产业提质、监管风险防控的核心支撑。翌圣生物依托自主分子酶、核酸提取、NGS建库、多重扩增全套试剂平台，为食品微生物科研与检测机构提供一体化底层工具，覆盖菌群多样性、致病菌筛查、毒素免疫检测、菌株改造全场景需求。

PART 01

基因组学：重塑食品微生物基础研究体系

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基因组、宏基因组及多组学技术突破传统微生物研究局限，从物种鉴定、群落互作、功能挖掘、病原溯源四个方面革新研究模式

微生物精准分类与未知菌种挖掘

传统依靠菌落、生化鉴定易混淆近缘菌株。全基因组测序（WGS）、宏基因组可直接从食品、发酵基质中拼接未培养微生物基因组，完善食品微生物菌种数据库；16S rRNA 扩增子测序通过 V3-V4 区高通量测序，快速分析菌群组成、丰度及进化关系。翌圣 16S 建库试剂盒兼容两大主流测序平台，搭配高保真 PCR 试剂，可有效降低复杂食品基质带来的扩增偏差，适用于各类发酵食品、生鲜样本的菌群分析。

解析菌群协同代谢与发酵机制

发酵食品风味来源于多菌种协同代谢，传统培养只能观察表观特征。宏基因组联合转录组、代谢组可解析微生物互作与代谢通路，筛选高产风味菌株；结合 CRISPR 基因编辑改造菌株抗逆性能，优化发酵工艺，提升产品经济价值。

益生菌功能机制与精准营养开发

借助基因组可定位益生菌肠道定植、免疫调节相关功能基因。食品源乳杆菌可在人体肠道稳定定植，依托个体肠道菌群特征定制益生菌方案，是功能性食品研发的重要方向；同时通过基因组筛查耐药、毒力基因，可提前评估菌株应用安全性。

食源性致病菌全链条精准溯源

全基因组测序已成为食源性疾病溯源金标准，依托 cgMLST 分型技术可快速锁定沙门氏菌、李斯特菌等致病菌的污染源头，依托国内外公共菌株数据库实现跨区域疫情协同处置。mNGS 无需增菌，可直接检出复杂食品基质中低丰度混合致病菌，适用于食品安全应急检测。

基因组学现存瓶颈与技术发展方向

目前食品微生物研究存在样本前处理无统一规范、多组学分析流程不标准、新基因功能验证困难等问题。未来将朝着 AI 基因注释、多组学联合分析、长读长低成本测序方向发展。翌圣磁珠核酸提取试剂盒可高效去除食品中蛋白、油脂等抑制物，搭配一站式快速建库产品，大幅缩短宏基因组文库制备时间，降低实验室应用门槛。

PART 02

基因工程抗体：食品微生物现场快检核心识别元件

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基因组技术解决实验室深度鉴定需求，而面向市场监管、生产车间的现场POCT检测，依赖高特异性基因工程抗体作为识别探针，形成分子测序+免疫快检互补体系。

基因工程抗体主流筛选技术

传统动物单抗制备周期长、批次差异大，基因工程抗体通过体外展示技术实现无动物源高效筛选，主流平台包含三类：

1)噬菌体展示技术：应用最广，构建大容量抗体文库，可快速筛选黄曲霉毒素、葡萄球菌肠毒素、诺如病毒特异性scFv单链抗体，操作简便、成本可控

2)核糖体展示：无细胞体外筛选，文库容量可达10¹²～10¹⁴，适合低免疫原性小分子毒素

3)人源化转基因动物：产出高亲和力全长IgG，多用于高灵敏度定量检测，但专利与培育成本较高。

同时借助同源建模、分子虚拟筛选预测抗原抗体结合位点，定点突变改造提升抗体亲和力、稳定性，完成抗体体外亲和力成熟

多系统重组表达方案

筛选得到抗体基因后，可根据检测需求选择表达平台：

1)原核（大肠杆菌）：低成本快速生产Fab、纳米抗体片段，适配胶体金试纸条、生物传感

2)酵母（毕赤酵母）：兼具真核修饰、高密度发酵优势，产量远高于哺乳动物细胞

3)CHO/HEK哺乳动物细胞：完成全长IgG完整糖基化，适合高精准ELISA定量

4)植物瞬时表达：低成本规模化生产，适合应急大规模抗体供应

基因工程抗体在食品POCT检测三大应用场景

1、真菌毒素快速筛查：黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素等小分子污染物，基于纳米抗体构建荧光免疫层析、电化学传感器，检测限低至pg级别，无交叉干扰

2、食源性病毒检测：诺如病毒、戊肝、冷链相关冠状病毒，单链抗体探针实现试纸条可视化快速检出

3、致病菌快速识别：单增李斯特菌、大肠杆菌O157、副溶血性弧菌，结合SPR、光热传感实现样本1小时内现场定性定量

基于基因工程抗体的侧向层析试纸、免疫传感器设备小型便携，无需大型仪器，完美适配商超抽检、生产流水线实时质控。

免疫快检技术短板与优化路径

现阶段基因工程抗体存在部分片段稳定性不足、多重同步检测难度大等问题。行业优化方向：构建超大容量组合抗体文库、融合促溶标签提升蛋白可溶性、纳米材料信号放大联用，实现单一试纸同步筛查多种致病菌与毒素。

PART 03

食品微生物检测两大技术路线对比与场景选择

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技术路线	核心工具	优势	适用场景	翌圣配套解决方案
基因组高通量测序	WGS / 宏基因组 / 16S 扩增子	分辨率极高，可溯源、挖掘新菌种、解析代谢通路	科研实验室、污染应急溯源、菌株功能验证	磁珠核酸提取、多重 PCR 预混液、NGS 全套建库试剂盒
基因工程抗体免疫 POCT	纳米抗体 /scFv、层析试纸、生物传感器	快速、便携、低成本、适合批量现场筛查	食品厂车间质控、市场监管现场抽检、基层快检	qPCR 扩增原料、抗原表达酶、等温扩增核心酶原料
多重荧光 PCR	特异性引物探针	兼顾速度与精准，中等通量批量筛查	企业成品放行、常规致病菌批量检测	Hieff 系列防污染多重 qPCR 预混液

两条技术路线并非替代关系，而是分层配套：现场免疫试纸完成初筛，阳性样本送至实验室通过PCR复核，疑难污染、聚集性暴发事件启用全基因组测序溯源，形成“初筛—复核—深度溯源”标准化检测流程。同时国内已出台GB/T 40226、YY/T 1723等测序、核酸检测国家标准，推动全流程规范化落地。

PART 04

翌圣生物配套食品微生物完整分子工具支撑

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作为分子酶与体外诊断试剂核心供应商，翌圣覆盖食品微生物研究与检测全流程底层试剂：

核酸提取模块：

MolPure柱式、磁珠法提取试剂盒，适配生鲜、发酵品、油脂等高复杂样本，兼容自动化提取仪，高效去除抑制剂

扩增检测模块：

超快多重qPCR预混液、防污染U+预混液、LAMP/RPA等温扩增核心酶原料，支撑致病菌多重核酸检测、免疫抗原基因表达

NGS测序模块：

16S扩增子建库、DNA/RNA一站式快速建库试剂盒，适配菌群多样性、宏基因组溯源实验

抗体基因工程配套：

高保真PCR酶、无缝克隆载体、蛋白表达感受态细胞，助力噬菌体展示、重组抗体重组表达体系搭建

标准化技术共建：

参与《基于核酸等温扩增的病原微生物检测技术要求》团体标准制定，为食品检测实验室提供合规、稳定试剂支撑

PART 05

结语

YEASEN

食品微生物研究已迈入分子精准时代，基因组学打通菌种基础研究与污染溯源，基因工程免疫快检打通产业现场质控，二者互补支撑食品安全全链条管控。随着国产分子试剂持续迭代、检测标准不断完善，分层分级检测模式将成为行业标配。翌圣生物将持续深耕分子酶与测序工具研发，为发酵科研、食品企业质控、市场监管实验室提供稳定、高效、国产化全套解决方案，助力我国食品产业安全升级与功能性食品创新发展。

PART 06

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产品类型	产品功能	产品货号	产品名称
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	全预混、低残留	16713ES	Hieff Unicon® Pure Pro U+ qPCR Mix（One Tube）
	全新3代通用全预混	16710ES	Hieff Unicon® Universal TaqMan Pro U+ qPCR Mix（One Tube）
	高灵敏通用（5×浓度）	13891ES	Hieff Unicon® Universal TaqMan Multiplex qPCR Master Mix（UDG plus）
RT-qPCR mix	耐抑制快速	16930ES	Hifair® Universal Advanced Multiplex One Step RT-qPCR Mix (UDG Plus)
	高灵敏通用快速	16630ES	Hifair® C203P1 Multiplex One Step RT-qPCR Probe Kit（UDG Plus）
	高浓度一管式	16921ES	Hifair® Advanced One Step RT-qPCR Probe Mix（UDG Plus）
	全预混通用	11899ES	Hifair® V Multiplex One Step RT-qPCR Probe Kit（UDG Plus）
微生物建库	病原DNA&RNA共提取	18306ES	MolPure® Magnetic Pathogen DNA/RNA Kit
	酶切法	12316ES	Hieff NGS® OnePot Flash DNA Library Prep Kit
	转座酶法	13468ES	Hieff NGS® C112P1 Fast Tagment DNA Library Prep Kit for Illumina® (for 1 ng)
	转座酶法	12207ES	Hieff NGS® Fast Tagment DNA Library Prep Kit for Illumina（for 50ng）
	方案1. Total RNA建库	12308ES	Hieff NGS® Ultima Dual-mode RNA Library Prep Kit
	方案2. cDNA酶切建库	13488ES	Hieff NGS® ds-cDNA Synthesis Kit
	方案2. cDNA酶切建库	12316ES	Hieff NGS® OnePot Flash DNA Library Prep Kit
	方案. DNA&RNA共酶切建库（ds-cDNA&gDNA共酶切）	13501ES	Hieff NGS® C37P3 ds-cDNA Synthesis Kit(gDNA digester plus)
		12258ES	Hieff NGS® One-Step rRNA Removal Kit（Human）
		12316ES	Hieff NGS® OnePot Flash DNA Library Prep Kit
	DNA检测	13490ES	Hieff NGS® OnePot II DNA Library Prep Kit for Illumina®
	DNA检测	13509ES	Hieff NGS® OnePot II DNA Library Prep Kit for MGI®
	逆转录	12249ES	Hieff NGS® 1st Strand Synthesis Kit
	逆转录	12946ES	Hieff NGS® 1st cDNA Synthesis Kit
	多重扩增试剂	12948ES	4×Hieff® Multiplex PCR Master Mix（快速）
	多重扩增试剂	12977ES	4× Hieff® Multiplex PCR Master Mix 2.0 4× 多重PCR预混液
	一步法RT-mPCR	12950ES	4×Hieff® Multiplex RT-PCR Master Mix(UDG plus)
	双链DNA（dsDNA）定量	12642ES	1×dsDNA HSAssay Kit/dsDNA HS Assay Kit
	DNA纯化磁珠	12601ES	Hieff NGS® DNA Selection Beads DNA分选磁珠